DE2355902C2

DE2355902C2 - Electron beam catcher for a cathode ray tube

Info

Publication number: DE2355902C2
Application number: DE2355902A
Authority: DE
Inventors: Roland Dipl.-Phys. Dr. Techn. 8000 Muenchen Wolfram
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-11-08
Filing date: 1973-11-08
Publication date: 1975-09-18
Also published as: US3925701A; FR2251095A1; DE2355902B1; GB1482801A; FR2251095B1

Description

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Die Erfindung betrifft einen Elektronenstrahlauffänger für eine Elektronenstrahlröhre, insbesondere Laufzeitröhre, mit einem den Elektronenstrahl aufnehmenden, in Elektronenstrahlrichtung durch einen Auffängerboden abgeschlossenen Hohlkörper, in dessen Hohlraum dem Auffängerboden ein Gitter vorgelagert ist, das sich im wesentlichen quer zur Elektronenstrahlrichtung erstreckt und zumindest gegenüber dem Auffängerboden elektrisch isoliert istThe invention relates to an electron beam collector for a cathode ray tube, in particular a time-of-flight tube, with one receiving the electron beam, in the electron beam direction through a collecting tray closed hollow body, in the cavity of which a grid is placed in front of the collector base which extends essentially transversely to the electron beam direction and at least opposite the collector base is electrically isolated

Ein Auffänger dieser Art ist in IEEE Trans. Electron Devices, VoI. ED-19, Nr. 1, |an. 1972, Seiten IU bis 121 beschrieben. Das dort vorgesehene Gitter soll als grobes Maschengitter ausgebildet sein, liegt auf einem gegenüber dem Auffängerboden abgesenkten Potential und soll die vom Auffängerboden ausgelösten Sekundärelektronen daran hindern, in den Wechselwirkungsabschnitt zu gelangen, d. h. in der Röhre Störschwingungen anzufachen.A catcher of this type is in IEEE Trans. Electron Devices, VoI. ED-19, No. 1, | an. 1972, pages IU to 121 described. The grid provided there is intended to be designed as a coarse mesh grid and lies on one opposite side The lower potential of the collector bottom and is intended to reduce the secondary electrons released by the collector bottom prevent from entering the interaction section, d. H. spurious vibrations in the tube to stir up.

Untersuchungen im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung haben ergeben, daß ein Gitter der vorbekannten Form auch bei vollständiger Zurückdrängung von bodenseitigen Sekundärelektronen die Schwinganfälligkeit insbesondere von Laufzeitröhren nicht im erwarteten Ausmaß reduziert und ferner in einem Mehrstufenkollektor den Wirkungsgrad noch nicht optimal gestaltet.Investigations in connection with the present invention have shown that a grid of known shape even when the bottom-side secondary electrons are completely pushed back Vibration susceptibility in particular of transit-time tubes not reduced to the expected extent and furthermore in the efficiency of a multi-stage collector has not yet been optimally designed.

Um den genannten Nachteilen abzuhelfen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Gitter eines Elektronenstrahlauffängers der eingangs genannten Art ausschließlich sternförmig mit strahlenartigen, von jeweils einem Fußpunkt ausgehenden und frei endenden Streben auszubilden, wobei das Zentrum des strahlenförmigen Gittere {Sterngitters) wenigstens angenähert auf der Achse des Elektronenstrahls liegt, die dieser beim Eintritt in den Elektronc-nstrahlauffänger hatIn order to remedy the disadvantages mentioned, the invention proposes the grid of an electron beam collector of the type mentioned exclusively star-shaped with ray-like, of each to form a base point and free-ending struts, the center of the radial Lattice (star lattice) is at least approximately on the axis of the electron beam, which this when entering the electron beam collector

Die Erfindung beruht auf der folgenden Überlegung: Ein Maschengitter enthält stets Gitterelemente mit in Umfangsrichüing verlaufenden Komponentea Derartige Azimutal-Elemente sind von Äquipotentialflächen umhüllt, die einen nicht unerheblichen Anteil der schnellen, bis in Gitternähe vordringenden Elektronen auf Umkehrbahnen elastisch reflektieren, in denen sie auf Elektroden mit hohem Potential gelangen oder sogar den Auffänger wieder verlassen können. Falsch sortierte Elektronen erniedrigen den Wirkungsgrad eines Mehrstufen-Kollektors, in den Wechselwirkungsabschnitt zurückgetriebene Primärelektronen verursachen unerwünschte Oszillationen.The invention is based on the following consideration: A mesh always contains grid elements with in Circumferentially extending components such azimuthal elements are of equipotential surfaces envelops a not inconsiderable proportion of the fast electrons that penetrate up to the lattice reflect elastically on reversing paths, in which they come to electrodes with high potential or even can leave the interceptor again. Incorrectly sorted electrons reduce the efficiency of a multi-stage collector, cause primary electrons driven back into the interaction section unwanted oscillations.

Ein erfindungsgemäß gestaltetes Gitter weist praktisch keine azimutalen Teile auf. Somit bleiben bei denjenigen Elektronen, die vom Gitter überhaupt auf rückwärtige Bahnen umgelenkt werden, auch nach der Reflexion die nach außen gerichteten Radialkomponenten dt Fliigiichtung wenigstens näherungsweise erhalten. In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Streben jeweils um die Achse ihrer Langserstrekkung nach Art von Propellerflügeln verdreht sind. Die Streberverdrillung gibt den Bahnen der reflektierenden Elektronen zusätzlich eine Azimutalkomponente und läßt somit nach außen treibende Zentrifugalkräfte angreifen.A grid designed according to the invention has practically no azimuthal parts. So stay with those Electrons that are diverted from the grid to backward orbits at all, even after reflection the outwardly directed radial components dt flow direction are at least approximately preserved. In an embodiment of the invention it is provided that the struts each around the axis of their longitudinal extension are twisted in the manner of propeller blades. The nerd twisting gives the orbits the reflective Electrons also have an azimuthal component and thus allow centrifugal forces to be driven outwards attack.

An Hand von in den Figuren der Zeichnung nur Sk>ematisch dargestellten Ausführungsbeispielen soll die Erfindung nachstehend mit weiteren Merkmalen näher erläutert werden. Einander entsprechende Teile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigtOn the basis of the embodiments shown in the figures of the drawing only Sk> ematically the invention will be explained in more detail below with further features. Corresponding parts are provided with the same reference numerals. It shows

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Elektronenstrahlauffängers im Seitenschnitt,F i g. 1 shows an exemplary embodiment of an electron beam collector according to the invention in a side section,

F i g. 2 aus dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 herausgegriffen das Gitter in teilweise weggebrochener Vorderansicht undF i g. 2 from the embodiment of FIG. 1 picked out the grille in partially broken away Front view and

F i g. 3 eine Abwandlung des Gitters der F i g. 2 in der gleichen Darstellungsweise.F i g. 3 shows a modification of the grid of FIG. 2 in the same way of representation.

Für die Erfindung unwesentlich erscheinende Teile eines Elektronenstrahlauffängers, beispielsweise die elektrischen Zuführungen für die einzelnen Elektroden, sind in der Zeichnung weggelassen.Parts of an electron beam catcher that appear to be insignificant for the invention, for example the electrical leads for the individual electrodes are omitted in the drawing.

F i g. 1 zeigt einen für eine Wanderfeldröhre vorgesehenen Mehrstufen-Kollektor. Dieser Kollektor besteht im wesentlichen aus einem Strahleingangs mit einer Elektronenstrahl-Durchtrittsöffnung 1 versehenen und auf der Gegenseite mit einem Auffängerboden 2 abgeschlossenen Hohlkörper 3. .Der Hohlkörper 3 wird gebildet aus in Elektronenstrahlrichtung hintereinanderliegenden, durch keramische Distanzringe 4 voneinander beabstandete Elektroden 5,6,7,8,9. Die Elektrode 5 besteht aus Metall, während für die übrigen Elektroden wie auch für den Auffängerboden Kohle verwendet ist Um die Kohleteile des Kollektors vakuumdicht zu halten, sind sie auf Höhe der Distanzringe 4 in Unifangsrichtung aufgetrennt und mit einer metallischen Zwischenlage U versehen (vgl. hierzu auch die ältere Patentanmeldung P 22 44 267.7). Die durch Auftrennung entstehenden inneren und äußeren Bestandteile der Elektroden sowie des Auffängerbodens haben in der Figur die Bezugszeichen 21,22 und 61,62 und 71, 72 und 81,82 und 91, 92 erhalten. In den Aüffängerbo-F i g. 1 shows a multi-stage collector provided for a traveling wave tube. This collector exists essentially consisting of a beam entrance with an electron beam passage opening 1 and on the opposite side with a collecting base 2 closed hollow body 3.. The hollow body 3 is formed from one behind the other in the electron beam direction by ceramic spacer rings 4 from one another spaced electrodes 5,6,7,8,9. The electrode 5 is made of metal, while the remaining electrodes and the collecting tray are made of carbon is used To keep the carbon parts of the collector vacuum-tight, they are at the height of the spacer rings 4 separated in the direction of the university and provided with a metallic intermediate layer U (cf. also the earlier patent application P 22 44 267.7). The internal and external components created by separation the electrodes and the collector base have the reference numerals 21, 22 and 61, 62 and 71 in the figure, 72 and 81, 82 and 91, 92 were obtained. In the catcher bas-

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den 2 ist zentral eine sogenannte Nullelektrode 12 eingelassen. Die rollelektrode 12 ist vom Auffängerboden 2 durch einen Keramikring 13 elektrisch isoliert und trägt eine weit in den Kollektorhohlraum hineinragende exzentrische Stabelektrode 14 sowie ein Gitter 15.A so-called zero electrode 12 is let in centrally in FIGS. The rolling electrode 12 is from the collector floor 2 electrically insulated by a ceramic ring 13 and carries a protruding far into the collector cavity eccentric rod electrode 14 and a grid 15.

Im Betrieb der Röhre befindet sich die Mullelektrode 12 samt Stabelektrode 14 und Gitter 15 auf Kathodenpotential oder einem ähnlich niedrigen Potential, alle übrigen Elektroden sind untereinander verschieden hoch, jedoch allesamt positiv gegenüber <ser Nul'elektrode 12 vorgespannt Beim dargestellten Kollektor könnten beispielsweise die folgenden Potentialverhähnisse bestehen: Die Elektroden liegen in der Reihenfolge ihrer Numerierung auf 12 0OG V. 10 000 V 8000V, 6000 V. 4000 V. der Auffängerboden auf 2000 V und die Nullelektrode auf 0 V, bezogen jeweils auf KathodenpotentiaL Die Elektroden ragen seitlich in den Kollektorhohlraum hinein und sollen die in den Kollektor eindringenden Elektronen möglichst gut geschwindigkeitssortiert auffangen, um bekanntlich dfa abzuführende Verlustwärme gering zu halten und einen hohen Kollektorwirkungsgrad zu erzielen. Die Geschwindigkeitssortievung wird unterstützt durch die exzentrische Stabelektrode 15, die kräftige Transversalfelder erzeugt und dennoch das Achsenpotential in Elektronen-Strahlrichtung nur geringfügig absenkt.When the tube is in operation, the gauze electrode 12, including the rod electrode 14 and grid 15, are at cathode potential or a similarly low potential, all the other electrodes are of different heights, but are all positively biased with respect to the zero electrode 12 consist: The electrodes are in the order of their numbering on 12 0OG V. 10 000 V 8000 V, 6000 V. 4000 V. the collector base on 2000 V and the zero electrode on 0 V, each related to the cathode potential The electrodes protrude laterally into the collector cavity and should the invading into the collector electron field as well as possible speed sorted to know, to keep dfa dissipated heat losses low and to achieve a high collection efficiency. The speed sorting is supported by the eccentric rod electrode 15, which generates powerful transverse fields and yet only lowers the axis potential in the electron beam direction only slightly.

Um zu verhindern, daß die durch den Elektronenaufprall erzeugten Sekundärelektronen ihren Weg in den Wechselwirkungsabschnitt finden, kann für die Elektroden, nicht aber für den Auffängerboden eine geeignete Anordnung gefunden werden. Vom Auffängerhoden ausgehende Sekundärelektronen werden demzufolge durch das vorgelagerte Gitter 15 zurückgetrieben. Wie aus F i g. 2 hervorgeht, hat das erfindungsgemäß gestaltete Gitter Sternform mit strahlenartig jeweils von einem Fußpunkt ausgehenden und frei endenden Streben 16. In vorliegendem Fall gabeln sich dabei die vom Sterngitterzentrum 17 ausgehenden Hauptstreben 18 zu je zwei Zweigstreben 19, deren Breite s — gemessen quer zur Elektronenstrahlrichtung — sich ab einem Knickpunkt mit wachsendem Abstand vom Sterngitterzentrum 17 vergrößert Diese Maßnahmen dienen dazu, den Bruchteil der vom Gitter überdeckten Auffängerbodenfläche, der von den Gitterstreben tatsächlich abgeschattet wird (Bedeckungsfaktor), nach außen hin nicht allzu sehr abnehmen zu lassen.In order to prevent the secondary electrons generated by the electron impact from making their way into the Finding an interaction section can be a suitable one for the electrodes, but not for the collector tray Arrangement can be found. Secondary electrons emanating from the collector testicle are consequently driven back by the upstream grid 15. As shown in FIG. 2, it has been designed according to the invention Lattice star shape with struts radiating from a base point and freely ending struts 16. In the present case, the main struts 18 emanating from the star lattice center 17 fork to two branch struts 19, the width s of which - measured transversely to the electron beam direction - extends from one The kink point increases as the distance from the star lattice center 17 increases. These measures serve to the fraction of the collector floor area covered by the grid that is actually shaded by the grid struts (coverage factor), not to decrease too much towards the outside.

Um den Bedeckungsfaktor über die ganze Bedekkungsfläche hinweg ungefähr gleich hoch zu halten, sind neben einer Aufgabelung und Brei ten vergrößerung im Rahmen der Erfindung natürlich mannigfache Gitterabwandlungen möglich. So können sich beispielsweise die Hauptstreben 18 mehrmals gabeln oder nach Art eines Eiskristalls zu mehreren Zweigstreben 17 verzweigen. Bei allen Verästelungsvariationen muß Ie diglich darauf geachtet werden, daß die Streben 16 im wesentlichen nicht azimutal verlaufen. Dabei kann das Sterngitter 15 einebenig angelegt werden oder einen gekrümmten konischen, geknickten oder — wie aus Fig. 1 zu entnehmen — mehrfach gefalteten Radialschnitt haben. Die für den Einzelfall jeweils günstigste Form hinsichtlich der beabsichtigten Gegenfelder ist aus den bekannten Beziehungen für das Gitierfeld in recht guter Näherung berechenbar.In order to keep the coverage factor approximately the same across the entire coverage area, are in addition to a fork and Brei th enlargement within the scope of the invention, of course, manifold Lattice modifications possible. For example, the main struts 18 can fork several times or after Branch type of an ice crystal to form several branch struts 17. For all branching variations, Ie It is only necessary to ensure that the struts 16 are essentially not azimuthal. It can Star grid 15 can be created at one level or a curved, conical, kinked or - like from Fig. 1 can be seen - have multiple folded radial section. The cheapest for the individual case Form with regard to the intended opposing fields is from the known relationships for the Gitierfeld in calculable to a fairly good approximation.

Zusätzlich können die Streben auch wie die Flügel eines Propellers um ihre Längsachsen verdreht werden (F i g. 3). Eine solche Verdrillung gibt den Flugbahnen der auf die Streben des Sterngitters zulaufenden und dort reflektierten Elektronen eine Azimutal-Komponente und läßt somit nach außen strebende Zentrifugalkräfte wirksam werden. Die Elektronen werden dann weniger weil zurückgeworfen, da sich nur ein Teil ihrer Vorwärtsenergie in Rückwärtsenergie umwandelt. Ein ähnlicher Verwirbelungseffekt ergibt sich auch, wenn benachbarte Streben einfach abwechselnd in verschiedene Winkel zur Elektronenstrahlrichtung gebogen werden.In addition, the struts can also be rotated around their longitudinal axes like the blades of a propeller (Fig. 3). Such a twist gives the trajectories of the and which taper towards the struts of the star lattice there electrons reflected an azimuthal component and thus allows centrifugal forces to strive outwards be effective. The electrons are then thrown back less because there are only part of them Converts forward energy into reverse energy. A similar swirling effect also results when neighboring struts simply bent alternately at different angles to the electron beam direction will.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Electron beam catcher for a cathode ray tube, in particular travel time tube, with an electron beam receiving, in the electron beam direction Hollow body closed by a collecting base, in the cavity of which a grid is placed in front of the collecting base. the essentially transversely to the electron beam direction extends and is at least electrically insulated from the collector bottom, characterized by eme exclusively star-shaped lattice formation with each radiating from a base point outgoing and freely ending struts (16, 18, 19), the center (17) of the star-shaped grid (15) (star grid) at least approximately on the axis of the electron beam that this has when entering the electron beam collector

2. Electron beam catcher according to claim t, characterized in that the width (s) of the struts (16, 18, 19), measured transversely to the electron beam direction, increases at least over part of their longitudinal extent with increasing distance from the star lattice center (17).

J. electron beam catcher according to claim 1 or 2, characterized in that at least part of the struts (16) branched

4. Electron beam catcher according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least a part of the struts (16) each around the axis of their longitudinal extension in the manner of propeller blades is twisted.